大屏幕液晶顯示屏是怎么顯示的?
日期:2020-12-2614:32:40作者:山西彩通電子有限公司

無論是手機、平板、電腦還是電視,都是用顯示屏來顯示文字、圖片、視頻等媒介內容。據最新報道:截止2020年3月,中國網民的人均每周上網時長為每周30.8小時,較2019年6月增加2.9個小時。保守估計,中國人民人均每日看屏幕的時長不低于5小時,僅次于睡眠時長。那么,你對我們每天都在看的顯示屏了解嘛?

目前,主流的平板顯示屏依據所采用的顯示技術主要可分為LCD顯示屏和LED顯示屏(包括LED屏、OLED顯示屏、MicroLED顯示屏等),除少部分新款和高端手機采用的是最新的OLED技術外,目前市面上流行的手機、平板、電腦和電視大部分都是采用LCD顯示屏。

LCD,即Liquid CrystalDisplay,液晶顯示屏,下面簡單介紹一下LCD屏的顯示架構、顯示原理及驅動原理。本文均可直接閱讀加粗紅字理解概念。

※  顯示架構

液晶顯示屏主要包括兩大組成部分:背光和液晶盒。背光用來做光源,能直接發出光;液晶盒用來做光閥,控制光的透過量,以達到明暗的顯示效果。

液晶盒主要包括上下偏光片、陣列基板、彩膜基板和液晶。顯示的基本像素單元在陣列基板上成膜形成,通常每一個像素由三個子像素構成,彩膜基板在對應的子像素上成膜形成RGB(紅綠藍)三原色濾光單元。

每個子像素能產生獨立的電場,以驅動液晶分子旋轉,液晶分子的旋轉可改變光的透過量。通過組合RGB子像素透過的光量(即亮度),可以實現多彩的顯示,通過對多個像素顯示的組合,可以實現文字,圖像等內容顯示。

※  顯示原理

我們知道液晶顯示屏是靠液晶分子的旋轉來改變光的透過量,而液晶分子的旋轉主要是由電場驅動的,那么,液晶分子是怎樣改變光的透過量的?電場是怎樣驅動液晶分子旋轉的呢?

我們以TN模式為例介紹一下:液晶分子如附圖所示,光線經過液晶長軸時偏振方向與短軸偏振方向不同,則液晶分子在不同旋轉角度下控制光線偏振方向以穿過偏振片來控制每個像素的光透過量。

而液晶分子旋轉角度的控制機理如下圖:液晶分子內部有一定量的感應電荷,施加電場時正負電荷會向分子兩端聚集,同時在電場力的作用下分子兩端受到向外的力使液晶分子旋轉??赏ㄟ^電場強度的大小來控制液晶分子的旋轉角度。

簡單總結下:液晶分子兩端電場強度→對液晶分子兩端施力使其旋轉→液晶分子旋轉改變光偏振方向→調節LCD面板各像素的光透過量。

※ 驅動原理

我們知道每個像素RGB的亮度組成了完整的圖像,而亮度調節是需要控制液晶兩端的電壓。如何才能精準控制每個像素達成我們想要的亮度呢?

以1920*1080的FHD面板為例,橫向RGB*1920=5760像素,豎向1080個像素,意味著一幅完整的圖像要控制6220800(超六百萬)個像素電壓。

每個像素都有一個控制開關器件(TFT器件,薄膜晶體管),它有三個極:柵極(Gate)、源極(Source)、漏極(Drain)。

當柵極(開關線Gate)給高電壓時,各像素的控制開關打開,從而使源/漏極(數據線data)中對應的電壓送到液晶分子兩端;為了控制所有像素的數據,通常會采用Gate線使用高頻信號分別打開,數據線再依次送入data電壓的方式。一個像素的電壓變化圖像如下圖所示。

這樣LCD顯示屏的驅動原理就很明顯了:每個像素對應的電壓開關打開→對應像素液晶驅動電壓送入→控制液晶分子兩端電場強度→控制液晶分子的旋轉角度→控制光的透過量(亮度)→彩色圖像文字顯示。